Los científicos están diseñando plantas para combatir el cambio climático con IA

El exceso de carbono en la atmósfera está desencadenando muchos cambios climáticos y representa una amenaza real para nuestra existencia, junto con la de los animales y las plantas. Las olas de calor extremas, las tormentas, los largos períodos de sequía y las inundaciones catastróficas son el resultado. Por lo tanto, necesitamos algo que pueda ayudar a reducir el carbono en la atmósfera, y nada es mejor que las plantas: sí, las plantas verdes que también son agradables a la vista y proporcionan un entorno sereno y buena energía.

Las plantas absorben dióxido de carbono de la atmósfera porque tienen la capacidad natural de hacerlo. Los científicos de Salk están utilizando esta misma cualidad de las plantas para limpiar el aire del dióxido de carbono rediseñando sus raíces para que puedan almacenar más carbono. Su nueva herramienta sofisticada, SLEAP, es un software de inteligencia artificial que rastrea diferentes características del crecimiento de las raíces.

Diseño de nuevas plantas para combatir el cambio climático

El programa del Instituto Salk llamado Iniciativa de Aprovechamiento de Plantas (HPI) se centra en desarrollar soluciones para aprovechar las plantas para almacenar carbono, ya que las plantas ya almacenan carbono en su biomasa. Pero el almacenamiento suele ser temporal, ya que cuando las plantas mueren o se cosechan los cultivos, el carbono almacenado regresa a la atmósfera. Salk está tratando de aumentar su capacidad para almacenar más carbono y durante períodos de tiempo más largos.

Los científicos de HPI están utilizando SLEAP para diseñar estas plantas que salvan el clima. Es bastante fácil de usar y fue diseñado inicialmente para rastrear los movimientos de los animales en el laboratorio, y ahora se ha adaptado para estudiar las estructuras de las raíces. 

En un estudio reciente, los investigadores revelaron el nuevo protocolo de SLEAP, que analizará características de las raíces como la profundidad a la que crecen, su ancho, su tamaño con el tiempo y otras características físicas, que antes de SLEAP eran bastante agotadoras y consumían mucho tiempo medir.

SLEAP es un gran avance en la investigación de plantas

SLEAP ya está ayudando a los científicos, ya que han generado un extenso catálogo de sistemas de raíces de plantas. Identificar estos sistemas de raíces de las plantas ayudará a los científicos a encontrar genes asociados con las características que están buscando. También ayudará a definir si múltiples características de una planta están definidas por los mismos genes o no. 

Los investigadores de Salk podrán determinar qué genes son útiles para diseñar sus nuevas plantas. Elizabeth Berrigan, una científica que participó en el desarrollo de SLEAP, dice:

“Creamos un protocolo robusto validado en múltiples tipos de plantas que reduce el tiempo de análisis y el error humano, al tiempo que enfatiza la accesibilidad y la facilidad de uso, y no requirió cambios en el software SLEAP real.”

Fuente: Instituto Salk.

Los investigadores de Salk probaron el modelo en diferentes tipos de plantas, por ejemplo, arroz, colza y soja. También lo probaron para la maleza floreciente de la familia de la mostaza, llamada científicamente Arabidopsis thaliana, y encontraron después de los ensayos que SLEAP es 10 veces más rápido en entrenar modelos de IA que las prácticas anteriores y es 10 veces más rápido en predecir la estructura de las plantas en nuevos datos.

Los investigadores se centran ahora en un nuevo desafío: examinar las estructuras de las raíces en 3D con SLEAP. La investigación con SLEAP continuará, ya que está acelerando el proceso de investigación en el Instituto Salk.